箱式储能装置及储能系统的制作方法
1.本技术涉及能量存储技术领域，特别涉及一种箱式储能装置及储能系统。
背景技术：
2.能量具有多种存在形式，例如电能、化学能、机械能、生物能、热能等，如何利用这些能量并存储起来是人们关注的重点。现代社会普遍利用的能量为电能，与之对应的就有许多能量存储手段，例如采用电池装置存储电能，在一些储能装置中还会集成多个电芯来提高存储的电能总量，但是多个电芯在充放电时会便随着大量的热能发出，因此需要消耗额外的电能来驱动散热装置进行散热，并且散热装置的布置需要占用电芯的安装空间，不利于电能储存装置的能量密度提升。
技术实现要素：
3.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种箱式储能装置及储能系统，能够解决储能装置散热问题的同时提高储能装置的储能密度。
4.第一方面，本技术提出一种箱式储能装置，包括：
5.箱体，所述箱体内设有若干电芯，所述箱体侧壁分别开设有压缩气体入口和压缩气体出口；所述压缩气体入口用于与压缩气体发生装置连通，所述压缩气体出口用于与发电机组连通。
6.根据本技术实施例的箱式储能装置，至少具有如下有益效果：通过在箱式储能装置的箱体上开设压缩气体入口和压缩气体出口，用来将压缩气体发生装置与压缩气体入口连通设置，以及将发电机组与压缩气体出口连通，通过往箱体内充入压缩气体，电芯充放电时，压缩气体会吸收电芯产生的热量，以对电芯进行散热，无需占用电芯的安装空间来安装散热装置，需要电芯放电时，通过从箱体放出压缩气体驱动发电机组发电，使得箱式储能装置同时放出电芯的电能和压缩气体存储的电能，箱体体积不变的情况下提高箱式储能装置的能量密度。
7.根据本技术的一些实施例，所述箱体侧壁设有夹层，所述夹层与所述压缩气体入口、所述压缩气体出口均连通。
8.根据本技术的一些实施例，所述电芯的输入端与所述压缩气体发生装置的能量输入端并联，所述电芯的输出端与所述发电机组的能量输出端并联。
9.根据本技术的一些实施例，所述电芯为锂离子电芯。
10.根据本技术的一些实施例，还包括换热器，所述换热器的冷端与所述压缩气体出口连通，所述换热器的热端与所述发电机组连通，所述换热器用于将所述箱体以外的热量输送到所述发电机组。
11.根据本技术的一些实施例，所述箱体由高强度钢材制成。
12.第二方面，本技术提出一种储能系统，包括有第一方面任意一项实施例所提到的箱式储能装置，所述储能系统还包括：
13.压缩气体发生装置，所述压缩气体发生装置的气体输出端与所述压缩气体入口连通，所述压缩气体发生装置用于向所述箱体内输送压缩气体；
14.发电机组，所述发电机组设有气体接收端，所述气体接收端与所述压缩气体出口连通，以通过吸收所述电芯热量并通过所述压缩气体驱动所述发电机组发电。
15.根据本技术第二方面的实施例的储能系统，至少具有如下有益效果：通过在箱式储能装置的箱体上开设压缩气体入口和压缩气体出口，用来将压缩气体发生装置与压缩气体入口连通设置，以及将发电机组与压缩气体出口连通，通过往箱体内充入压缩气体，电芯充放电时，压缩气体会吸收电芯产生的热量，以对电芯进行散热，无需占用电芯的安装空间来安装散热装置，需要电芯放电时，通过从箱体放出压缩气体驱动发电机组发电，使得箱式储能装置同时放出电芯的电能和压缩气体存储的电能，箱体体积不变的情况下提高箱式储能装置的能量密度。
16.根据本技术的一些实施例，所述压缩气体发生装置包括驱动电机、压气机组，所述压气机组的气体输出端与所述压缩气体入口连通，所述驱动电机用于驱动所述压气机组产生压缩气体并输送到所述箱体内。
17.根据本技术的一些实施例，所述发电机组包括透平机组、发电机，所述透平机组的气体接收端与所述压缩气体出口连通，所述透平机组通过所述压缩气体驱动并带动所述发电机发电。
18.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
19.本技术的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1为本技术一些实施例的箱式储能装置的原理示意图；
21.图2为本技术一些实施例的箱式储能装置的结构示意图。
22.附图标号如下：
23.箱体100；钢梁110；夹层120；电芯200；压缩气体发生装置300；驱动电机310；压气机组320；发电机组400；透平机组410；发电机420。
具体实施方式
24.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
25.在本技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
26.在本技术的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所
指示的技术特征的先后关系。
27.本技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本技术中的具体含义。
28.第一方面，参照图1和图2，本技术提出了一种箱式储能装置，箱式储能装置包括箱体，箱体上开设有压缩气体入口和压缩气体出口，其中，压缩气体入口用于与压缩气体发生装置连通，压缩气体出口用于与发电机组连通。需要说明的是，本技术并不对压缩气体入口和压缩气体出口各自在箱体上的开设位置做出限定，示例性地，本技术在箱体两对的两侧分别设置压缩气体入口和压缩气体出口。
29.在现有的箱式储能装置中，电池在充放电尤其是大倍率充放电过程中，常常由于电化学反应短时间放出大量的热，这些热在风冷系统中，需要采用风扇对电池模组进行强制对流换热，再通过空调体系将这些热量带到集装箱外部。占用集装箱内部空间，制约着箱式储能装置能量密度的提升，导致集装箱系统附加的制冷系统电量消耗。
30.因此，通过在箱式储能装置的箱体100上开设压缩气体入口和压缩气体出口，用来将压缩气体发生装置300与压缩气体入口连通设置，以及将发电机组400与压缩气体出口连通，储能时，通过往箱体100内充入压缩气体，将部分电能转化为压缩气体能，箱体内的压缩气体同时会吸收电芯200充放电时产生的热量，以对电芯200进行散热，需要电芯200放电时，通过压缩气体膨胀，驱动发电机组400发电，使得箱式储能装置同时放出电芯200的电能和压缩气体存储的空气能，从而在解决电芯200散热问题的同时，在箱体100体积不变的情况下提高箱式储能装置的能量密度。
31.可以理解的是，参照图1，箱体100为高强度钢材制成的金属结构，箱体100的四周侧壁支撑设有钢梁110，从而构成箱体100的主体，箱体100的侧壁为夹层120结构，箱体100的侧壁外侧相对于箱体100内壁多出一层夹层120，该夹层120与压缩气体入口、压缩气体出口均连通。需要说明的是，箱体原本的夹层会设置隔热材料以隔绝外部热量对于电芯散热的干扰，通过将隔热材料去掉形成第二个压缩气体的储藏区，在对箱式储能装置进行储能时，充入箱体100的部分压缩气体还会存入夹层120中，并吸收电芯充电时的热量，并在释放能量时，随着箱体100内的压缩气体一起放出发电，从而提高箱式储能装置的储能总量，进一步地提高能量密度。
32.可以理解的是，电芯200具有充电端和放电端，用于电芯200的充电和放电，通过将压缩气体发生装置300的驱动电路的输入端与电芯200的充电端并联，使得外部电源在对电芯200进行充电的同时驱动压缩气体发生装置300向箱体100内充入压缩气体，从而提高箱式储能装置在进行储能时的储能功率。同时，将电芯200的放电端与发电机组400的能量输出电路的输出端并联，以提高箱式储能装置的能量输出功率。
33.可以理解的是，在一些实施例中，箱体100内安放的电芯200为锂离子电芯200，锂离子电芯可以是软包电芯或者硬包电芯。由于锂离子电芯在箱体100内收到压缩气体的挤压，一定程度上可以延长电芯200的寿命，减少电池的膨胀。
34.可以理解的是，箱式储能装置还设有换热器(图中未示出)，示例性地，箱体100的压缩气体出口与发电机组之间通过换热器连通，并且换热器的换热器的冷侧与箱体100的压缩气体出口连通，换热器的热侧与外部的热源连通，在储能装置放出能量时，压缩气体通
过热交换器进入发电机组400发电，进一步地，外部热源(太阳热、其他能源中的热能)所产生的热量则进入到热交换器热侧，通过热交换器为进入到膨胀机的压缩气体提供热量，以驱动膨胀机发电。因此，通过利用外部热源加热压缩气体，从而可以进一步地提高箱式储能装置的输出功率。
35.第二方面，参照图2，本技术提出了一种储能系统，包括第一方面任意一项实施例所提到的箱式储能装置，以及压缩气体发生装置300、发电机组400，压缩气体发生装置300的气体输出端与所述压缩气体入口连通，发电机组400设有气体接收端，所述气体接收端与所述压缩气体出口连通，压缩气体发生装置300用于向所述箱体100内输送压缩气体，压缩气体通过吸收电芯200放电时的热量对电芯200进行降温，在放电阶段会随着电芯200放电的同时驱动所述发电机组400发电，以此来提高储能系统的输出功率。
36.因此，通过在箱式储能装置的箱体100上开设压缩气体入口和压缩气体出口，并将压缩气体发生装置300与压缩气体入口连通设置，以及将发电机组400与压缩气体出口连通，储能时，通过往箱体100内充入压缩气体，将部分电能转化为压缩气体能存储，箱体内的压缩气体同时会吸收电芯200充放电时产生的热量，以对电芯200进行散热，需要电芯200放电时，通过压缩气体膨胀，驱动发电机组400发电，使得箱式储能装置同时放出电芯200的电能和压缩气体存储的空气能，从而在解决电芯200散热问题的同时，在箱体100体积不变的情况下提高箱式储能装置的能量密度。
37.可以理解的是，参照图2，压缩气体发生装置300包括驱动电机310、压气机组320，驱动电机310与压气机组320驱动连接，压气机组320的气体输出端与压缩气体入口连通。在储能时，通过向驱动电机310输入电能，从而通过驱动电机310带动压气机组320将空气压缩并输送到箱体100内，从而将电能转换为压缩空气能存储，存储在箱体100内的压缩气体还会吸收电芯200发出的热量。
38.可以理解的是，参照图2，发电机组400包括透平机组410、发电机420，透平机组410与发电机420驱动连接，透平机组410通过压缩气体驱动运动并带动发电机转动420发电。在一些实施例中，透平机组410可以是膨胀机，压缩气体进入膨胀机后带动发电机420发电，从而将压缩空气能再次转化为电能，从而进行能量的释放。
39.示例性地，以20尺集装箱装有168个电池模组，每个模组容量17920wh,运行工况0.25cp，能效损耗3％，估计得到：
40.总储存电能e1＝3010.56kwh，那么充放电实际8h,集装箱系统电池发热功率11.29kw,电池发热量q1＝8*11.29kwh＝325.152*10^6j＝3.25*10^8j＝90.32kwh；假设空气的体积为整个集装箱体积的20％，v＝0.2*6.058*2.438*2.896＝8.55m3，空气能够存储能量e2＝v*p0*β*lnβ＝8.55*10^5*70*ln70＝1.104*10^8j＝30.67kwh，p0大气压取0.1mpa，β升压比取70，这里把高压气体的压强设为70bar(7mpa),由于集装箱钢材的屈服强度为235mpa，理论上可以将空气压缩到该屈服强度，受压缩机条件或其他条件的限制，这里暂时设为7mpa。压气完成后集装箱内气体质量m＝pv/rgt＝683.48kg，空气温升10℃时吸收热量q2＝cm
△
t＝1.005*683.48*10＝6.83*10^6j＝1.9kwh，电芯温升10℃吸收热量q3＝145757898j＝40.48830506kwh＝40.49kwh。
41.上面结合附图对本技术实施例作了详细说明，但是本技术不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下，
作出各种变化。
技术特征：
1.一种箱式储能装置，其特征在于，包括：箱体，所述箱体内设有若干电芯，所述箱体侧壁分别开设有压缩气体入口和压缩气体出口；所述压缩气体入口用于与压缩气体发生装置连通，所述压缩气体出口用于与发电机组连通。2.根据权利要求1所述的箱式储能装置，其特征在于，所述箱体侧壁设有夹层，所述夹层与所述压缩气体入口、所述压缩气体出口均连通。3.根据权利要求1所述的箱式储能装置，其特征在于，所述电芯的输入端与所述压缩气体发生装置的能量输入端并联，所述电芯的输出端与所述发电机组的能量输出端并联。4.根据权利要求1所述的箱式储能装置，其特征在于，所述电芯为锂离子电芯。5.根据权利要求1所述的箱式储能装置，其特征在于，还包括换热器，所述换热器连通设置于所述压缩气体出口与所述发电机组之间，所述换热器用于将所述箱体以外的热量混入到经过所述压缩气体出口输出的压缩气体中。6.根据权利要求1所述的箱式储能装置，其特征在于，所述箱体由高强度钢材制成。7.一种储能系统，其特征在于，包括有如权利要求1至6任意一项所述的箱式储能装置，所述储能系统还包括：压缩气体发生装置，所述压缩气体发生装置的气体输出端与所述压缩气体入口连通，所述压缩气体发生装置用于向所述箱体内输送压缩气体；发电机组，所述发电机组设有气体接收端，所述气体接收端与所述压缩气体出口连通，以通过吸收所述电芯热量并通过所述压缩气体驱动所述发电机组发电。8.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述压缩气体发生装置包括驱动电机、压气机组，所述压气机组的气体输出端与所述压缩气体入口连通，所述驱动电机用于驱动所述压气机组产生压缩气体并输送到所述箱体内。9.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述发电机组包括透平机组、发电机，所述透平机组的气体接收端与所述压缩气体出口连通，所述透平机组通过所述压缩气体驱动并带动所述发电机发电。
技术总结
本申请公开了一种箱式储能装置及储能系统，涉及能量存储技术领域，包括：箱体，所述箱体内设有若干电芯，所述箱体侧壁分别开设有压缩气体入口和压缩气体出口；所述压缩气体入口用于与压缩气体发生装置连通，所述压缩气体出口用于与发电机组连通。采用上述装置可以在解决电芯散热问题的同时提高储能装置的能量密度。度。度。
